Тестирование лабораторного блока питания

В прошлом посте я описывал постройку линейного лабораторного блока питания. Сейчас я поделюсь результатами нагрузочного тестирования и доработками.

Сперва проверил точность отображения напряжения и тока - показания сравнивал с мультиметром Zoyi ZT102. Для напряжения результаты получились не очень, т.к. индикация начинается где-то от 350мВ (до 350мВ вольтметр блока питания показывает 0.00) и вначале показания занижаются где-то до 6В, а затем завышаются. С измерением тока картина лучше - показания завышаются от 5мА до 20мА в зависимости от тока.

Мультиметр, В	ЛБП, В	Мультиметр, А	ЛБП, А
0.302	0.00	0.010	0.010
1.003	0.97	0.100	0.101
3.316	3.28	0.552	0.557
5.002	4.99	1.020	1.026
6.00	6.00	1.568	1.578
9.00	9.02	2.010	2.023
12.02	12.07	2.540	2.554
15.01	15.06	3.021	3.039
20.01	20.08	3.343	3.361
25.01	25.19	3.563	3.583

Далее проверил до какой температуры греется радиатор блока питания при различных режимах работы. На каждом из режимов давал поработать 30 минут, чтобы температура установилась. Поскольку есть коммутация обмоток трансформатора, то в таблице в колонке "Вход, В" есть два значения - 12В (одна обмотка) и 24В (две обмотки последовательно). Ток всегда был установлен на 3А.

Вход, В	Выход, В	Ток, А	Температура, °C
12	0.5	3	64
12	1	3	62
12	3.3	3	57
12	5	3	53
12	9	3	43
12	10	3	43
24	10	3	82
24	15	3	71
24	20	3	60
24	25	3	48

Для линейного блока питания самым тяжелым условием работы является режим когда разница напряжения между входом регулятора и выходом максимальна. Сравните температуру радиатора при установленном напряжении на выходе блока в 10В и работе регулятора от одной обмотки трансформатора (12В) - 43°C с работой от двух последовательно включенных обмоток (24В) - 82°C. В обоих случаях нагрузка потребляет ток 3А и на радиаторе рассеивается более 60Вт тепла.

Максимально тяжелый режим (24В с трансформатора, 1В на выходе и 3А ток) я тестировал всего минуту, т.к. температура радиатора быстро вышла за 90°C, т.к. на нем рассеивается около 90Вт. Это гарантированно угробит силовые транзисторы из-за теплового пробоя.

На холостом ходу максимальное напряжение на выходе - 31.5В, но при повышении тока оно быстро падает до 27В. Поддерживать заявленные 30В на выходе блок способен только до тока в 1.5А. Я заменил сглаживающий конденсатор с 10000мкФ на 22000мкФ и это улучшило работу блока при высоком токе и выходном напряжении, близком к напряжению с выпрямителя.

Уровень пульсаций измерял простеньким осциллографом, когда блок подключен к самодельной электронной нагрузке. При напряжении 25В и токе 3А увидел на выходе синусоиду с 440мВ от пика до пика и частотой около 44.6кГц, что значительно хуже, чем у моего предыдущего импульсного блока питания.

 Подключил вместо электронной нагрузки лампу накаливания 12В 36Вт и никаких пульсаций не было. После этого еще раз померил пульсации электронной нагрузкой, но для 12В и 3А - аналогичная синусоида. Чтобы окончательно убедиться, что в пульсациях виновата сама электронная нагрузка, подключил ее к автомобильному аккумулятору и увидел аналогичную синусоиду

С помехами от электронной нагрузки я разобрался и повторил измерения пульсаций - теперь их нет совсем.

Но это верно только пока разница между напряжением на сглаживающем конденсаторе и выходе регулятора больше 4В. При уменьшении этой разницы на выходе блока питания появляется "пила" с частотой 100Гц.

 

Ограничение по току срабатывает мгновенно. Для проверки выставлял на выходе 12В и ограничение тока на 10мА и подключал разные светодиоды - ни один их них не сгорел. При таком же тесте моего старого импульсного блока светодиоды или сгорали, или взрывались.

Тестирование под нагрузкой показало что я слишком далеко расположил выходные клеммы относительно выхода регулятора и на проводах и индикаторе внутри блока теряется почти 300мВ при токе в 3А (по 100мВ на каждый 1А тока). При этом на гораздо более длинных проводах вне блока - всего 140мВ суммарно при токе в 3А. Все соединения внутри ЛБП выполнены проводами от старого компьютерного блока питания 20AWG. Как показало дальнейшее тестирование - из всех проводов, которые нашлись, провода от старого компьютерного блока имеют самое высокое удельное сопротивление.

Ради эксперимента попробовал добавить второй сглаживающий конденсатор на 22000мкФ по входу регулятора - это уменьшает амплитуду, но не убирает ее полностью. Чтобы не было помех нужно переключать блок с одной обмотки трансформатора на две и обратно при напряжении 10В. В принципе и при 11В еще нет пульсаций, но лучше иметь некоторый запас.

В дополнение установил термовыключатель, через который подключается вентилятор только если радиатор нагревается выше 50°C. Обратно отключается когда температура падает ниже 40°C. При работе на низкой нагрузке блок не издает никакого шума.